Учебные пособия, книги, вся теория по физике для студента, школьника и учителя. Полезные и познавательные статьи.
С нами учить физику легко!

Присоединяйся

Проголосуй

Стоит ли размещать материалы для ЕГЭ на нашем сайте?

Да
Нет

Полезное

Электронные торговые весы могут питаться от сети или от аккумулятора, а могут иметь.. Хотя основная задача весов – взвешивание, большим спросом пользуются электронные торговые весы с термопринтером для печати этикеток, которые содержат информацию о весе, цене и стоимости товара. Для разных условий эксплуатации предусмотрены весы разных моделей и модификаций. Электронные весы можно подключить к компьютерной сети магазина, что обеспечит оперативную передачу информации в общую базу, а технология печати наклеек с штрих-кодами значительно упростила процесс реализации...


Рекламные материалы




Уважаемый посетитель, Вы находитесь на странице, где представлен урок Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести. Для основательного усвоения урока, просим внимательно прочитать его содержимое два или три раза.

Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести

 Механика » Статика  Автор: admin
В данном уроке Вы узнаете что такое устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести.
Если тело находится в равновесии, то это значит, что сумма приложенных к нему сил равна нулю и сумма моментов этих сил относительно оси, вокруг которой тело может вращаться, также равна нулю. Но здесь возникает такой вопрос: а устойчиво ли равновесие?
С первого взгляда видно, например, что положение равновесия шарика на вершине выпуклой подставки (рис. 170) неустойчиво: малейшее отклонение шарика от его равновесного положения приведет к тому, что он скатится вниз. А вот тот же шарик помещен на вогнутой подставке (рис. 171). Его не так-то просто заставить покинуть свое место. Положение шарика можно считать устойчивым. В чем тут дело? Ведь в обоих случаях шарик находится в равновесии: сила тяжести mg равна по абсолютной величине противоположно направленной силе упругости (силе реакции) N, действующей со стороны опоры (рис. 172 и 173).
Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести

Все дело оказывается именно в том малейшем отклонении, о котором мы упоминали. При самом малом отклонении, которое всегда происходит из-за случайных сотрясений, воздушных течений и других причин, равновесие шарика нарушается. На рисунке 172 видно, что, как только шарик на выпуклой подставке покинул свое место, сила тяжести mg перестает уравновешиваться силой N со стороны опоры (сила N всегда направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения шарика и подставки). Геометрическая сумма (равнодействующая) силы тяжести mg и силы реакции N опоры, т. е. сила F, направлена так, что шарик еще больше удалится от положения равновесия.
Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести

Иное дело на вогнутой подставке (рис. 173). При малом отклонении от первоначального положения здесь тоже нарушается равновесие. Сила упругости со стороны опоры и здесь уже не будет уравновешивать силу тяжести. Но теперь равнодействующая F направлена так, что тело вернется в прежнее положение. В этом и состоит условие устойчивости равновесия.
Равновесие тела устойчиво, если при малом отклонении от равновесного положения возникает сила, возвращающая тело к положению равновесия.
Равновесие неустойчиво, если при малом отклонении тела от положения равновесия возникает сила, удаляющая тело от этого положения.

Устойчивое и неустойчивое положения равновесия отличаются друг от друга еще и положением центра тяжести тела. Когда шарик находится в положении неустойчивого равновесия, его центр тяжести выше, чем когда он находится в любом соседнем положении. Наоборот, у шарика на вогнутой опоре центр тяжести в положении устойчивого равновесия ниже, чем в любом из соседних положений. Значит, для устойчивого равновесия центр тяжести тела должен находиться в самом низком из возможных для него положений. Это определение устойчивости и неустойчивости тесно связано с предыдущим. Рис. 174 Возможно и такое положение равновесия, когда малые отклонения от него не приводят к каким-либо изменениям в состоянии тела. Таково, например, положение шарика на плоской опоре (рис. 174). Ясно, что при любом изменении положения шарика оно остается равновесным. Такое равновесие называют безразличным.
Если тело имеет ось вращения, то его устойчивость пли неустойчивость зависит от того, возникает ли момент силы, возвращающей тело к положению равновесия или, наоборот, удаляющей тело от этого положения.
Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести

В качестве примера рассмотрим обыкновенную линейку, укрепленную на стержне, проходящем через отверстие вблизи ее конца, как показано на рисунке 175, а. В таком положении линейка находится в равновесии, потому что сила тяжести mg, проходящая через ее центр тяжести, уравновешивается силой реакции N (силой упругости) со стороны стержня (опоры). Но если отклонить линейку от вертикального положения (рис. 175, б), то сила тяжести уже не уравновешивается реакцией опоры. Момент силы тяжести относительно оси теперь не равен нулю (рис. 175, б).
Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести

Вследствие этого сила mg возвратит линейку (после нескольких колебаний) в исходное положение. Поэтому положение линейки, показанное на рисунке 175, а, устойчиво. Но попытаемся подвесить ту же линейку на стержне так, как это показано на рисунке 176, а. Опыт убедит нас в том, что это сделать невозможно и нетрудно понять почему. Из рисунка 176, а видно, что при вертикальном положении линейки сила тяжести mg уравновешивается силой упругости N (реакцией стержня), действующей на линейку со стороны стержня. Линейка должна находиться в равновесии. Но из рисунка 176, б видно, что при любом отклонении линейки от вертикального положения возникает момент силы тяжести. Вследствие этого линейка повернется так, чтобы занять положение, показанное на рисунке 176, е. Значит, равновесие линейки, соответствующее рисунку 176, а, неустойчиво.
Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести

Выходит, что равновесие тела при наличии оси вращения устойчиво, если центр тяжести тела находится ниже оси вращения.
Понятно, что линейка, подвешенная на стержне, проходящем через отверстие в ее центре тяжести, будет находиться в безразличном равновесии (рис. 177). В этом случае при любом положении линейки момент силы тяжести, приложенной к ней, относительно оси вращения равен нулю.
Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести


Если Вам понравился урок Устойчивость равновесия тел под действием силы тяжести, то просим непременно поделиться им с друзьями.


CY-PR.com Valid XHTML 1.0 Transitional
Copyright © 2011 Fizika.inВсе права защищены.
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Fizika.in"